水力学的发展既依赖于生产实践和科学实验,又受社会生产力发展的影响,其发展历史可追溯到很久很久已前。我国对水流运动的研究大约始于40000多年前的大禹治水,直到14世纪以前,我国的科学技术一直处于世界领先地位。大约15世纪后半期,欧洲的水力学才开始萌芽,16-17世纪有了发展,牛顿(Issac Newton,1642-1727)为这一时期最杰出的科学家,他首次提出了液体运动的内摩擦定律。18-19世纪,水力学及古典流体力学(古典水动力学)取得了重大进展,并形成两门独立的学科。其中水力学注重实验方法和实际工程的应用研究,获得了一批经验的、以及半经验、半理论公式,对促进水利工程技术发展,起了不可替代的作用。其代表人物是一批成就卓著的工程师,如皮托、谢才、文丘里、魏斯巴赫、达西、曼宁等。古典流体力学则应用严密的数学分析,建立流体运动的基本方程,并力图求出数学解答。其代表人物主要为一批数学家和物理学家,如伯诺里、欧拉、纳维尔、司托克斯、雷诺等。进入20世纪以后,随着现代工业的飞速发展,新技术不断涌现,水力学和古典流体力学进入了一个崭新的发展时期,并逐渐走上了一条相互融合的道路。1904年德国工程师、现代流体力学的奠基人普朗特(Ludwig Prandtl)首次提出了边界层理论,使纯理论的古典流体力学走上了与工程实际相结合的道路,从而形成一门理论与实验并重的现代流体力学。同时由于得到现代流体力学基本理论的充实,使水力学的理论基础更加完善、系统;在试验研究方面,由于量纲分析、相似原理和模型试验理论研究方面的进展,使水力学的面貌大为改观。如今,水力学与现代流体力学在发展中相互渗透、相互补充、相互促进。
20世纪60年代以来,随着计算机的问世和现代科学技术的飞速发展,各种数值计算方法日新月异。水力学涌现出一批新兴的分支学科:计算水力学、实验水力学、水工水力学、环境水力学、资源水力学、生态水力学、非牛顿流体学、多相流流体力学、可压缩流体力学等等。
《水力学》作为大学本科生课程已有近百年历史,作为武汉大学的本科生课程也有半个多世纪了。《水力学》是让学生实现由基础课程学习向专业课程学习转变、由被动接受知识向主动探索科学奥秘转变、由通才向专家转变的一门不可替代的技术基础课。
现在,水力学课程已由过去单纯为水利工程类专业的一门重要的专业基础课,发展成为土木工程、环境工程、动力机械、生物化学、以至人才流、物资流、资金流、信息流等专业或领域的重要专业基础课。也就是,所有与流体或与流动有关的问题,都离不开水力学的基本理论。武汉大学水力学教研室一直是是国内最具影响力的水力学教研室之一。系国家级重点学科《水利工程》学科的一门重要的专业基础课,经历了漫长的发展过程,形成了完整而系统的教学内容和教学体系。
自水利学院成立以来,水力学课程一直是全院的重要专业基础课和主干课程,也是为其它学科输送人才的重要基地。如中国工程院院士谢鉴衡,国际泥沙泰斗张瑞瑾,著名教授姚琢之、徐正凡、丁君松、王明甫、黄克中等教授,都是来自水力学教研室。水力学课程也一直处在全国各兄弟院校的领先位置。已故著名教授徐正凡先生主编的《水力学》曾获教育部优秀教材一等奖。早在20世纪80年代初期,武汉大学(当时的武汉水利电力学院)就是国家教委水力学课程指导委员会成员单位之一。郑邦民教授从80年至90年曾连续担任3届担任教育部水力学课程指导委员会委员。在国家教委和该委员会的指导下,武汉大学水力学教研室与清华大学、四川大学、河海大学等兄弟院校的水力学教研室一起,在制定水力学教学大纲、国内外水力学教材调研、水力学教材建设、水力学课程改革、水力学教学法研究与交流等方面进行了大量认真、严谨的工作和活动,对于在文化大革命以后恢复水力学课程的教学秩序、提高教学质量与水平起到了重要的作用。在该时期,武汉大学水力学教研室在国内率先开展了国内外水力学教材调查研究,并及时在国家教委水力学课程指导委员会会议上进行了交流、报告。对该时期国内水力学课程的教材建设起到了很好的指导作用。在此基础上,该教研室后来进行的“坚持课程改革不断提高教学质量”教学研究项目于1989年获得了湖北省教学研究成果一等奖。在该时期,武汉大学水力学教研室组织精干教师,由徐正凡教授主编的《水力学》教材,吸收国内外有关教材的长处,力求体现水力学教材的思想性、科学性、启发性和适合我国情况的先进性及教学的适用性。得到了国内各高等院校水力学教研室的肯定。该教材于1986年荣获国家优秀教材一等奖。与此同时,该教研室还积极开展水力学的课程建设和教学改革,先后开出了水力学课程设计、计算水力学和单独开设水力学实验课、水力学试题库等课程建设和教学改革活动,并在国家教委水力学课程指导委员会会议上进行了交流。对提高水力学课程的教学质量和加强学生学习和掌握水力学理论,提高运用水力学知识分析解决水力学问题的能力起到了很好的促进作用。
进入90年代以后,该教研室槐文信教授继郑邦民教授之后继续担任了教育部基础课程力学课程指导委员会委员。随着课程改革的不断深入,该教研室在将现代电子计算机计算技术融合进水力学教材和教学、新一轮水力学教材建设、水力学流体力学开放实验室建设、水力学课程的多媒体课件设计及建设、水力学多媒体教学等多方面进行了坚持不懈的课程改革与课程建设工作。已经有了配套的教学大纲、全新的教材(包括纸质版、电子版以及多媒体网络版)、题型和题量丰富的试题库、齐全的教学辅导材料、规范化的教学文件、档案、资料管理,为全面提高该课程的教学质量提供了坚实的基础。目前武汉大学水力学课程具有该校建校以来最好的教学环境和实验条件,通过211工程几年的建设,目前武汉大学水力学课程拥有“水力学流体力学开放实验室”,该实验室系《水资源与水电工程科学》国家重点实验室的组成部分。引进了国内最先进的流场结构量测设备(PIV和ADV)、计算机辅助教学设备,研制了水力学实验教学多媒体仿真模拟软件等。目前水力学实验教学方法和教学手段正在向多元化、现代化迈进。武汉大学水力学课程拥有学历、年龄、学员结构合理的师资队伍,水力学教研室现有教师14人:教授4人,副教师7人,讲师2人,助教1人。其中具有博士学位的9人,还有3人正在攻读博士学位(在职)。平均年龄45岁。有13人分别获浙江大学、河海大学、北京大学、华中科技大学、中国水利水电科学研究院的学士、硕士、博士学位(含博士后),另有1人获德国Achen理工大学博士学位。所有的教师都参加过校内外各种形式的继续教育或培训,有11人曾赴美国、英国、德国、韩国、瑞士、日本等国进修学习,并与这些国家有长期、广泛的交流合作关系。目前师生比例为师:生=1:20
武汉大学水力学课程教师队伍敬业爱岗,教书育人,为人师表,在课程改革中,师资队伍的教学水平和整体素质不断提高。课程负责人或主讲教师师德好,学术造诣高,教学能力强,教学经验丰富,教学特色鲜明。教学团队中的教师责任感强、团结协作精神好;有合理的知识结构和年龄结构,并根据课程需要配备有辅导教师;中青年教师的培养计划科学合理,并取得实际效果。该课程教师教学思想活跃,教学改革有创意;教研活动推动了教学改革,取得了明显的成效,有国家及省部级以上成果;发表了多篇高质量的教改教研论文。该课程教学内容新颖,理论基础详实;能及时把教改教研成果或学科最新发展成果引入教学;经典课程内容与现代科技发展的关系处理得当。课程内容的技术性、综合性和探索性的关系处理得当,能有效地培养学生的创新思维能力和独立地分析问题、解决问题的能力。能理论联系实际,融知识传授、能力培养、素质教育于一体;课内、课外相结合,理论与实践相结合,教学与科研相结合,以教学促进科研,以科研成果充实教学内容;教书育人效果明显。 |